數學走進現代化學與生物

數學走進現代化學與生物
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NT $ 89
 

內容簡介

本書共分兩個部分:拓撲學中的手性和數學走進生物大分子序列。

第一部分是一次演講的綱要。手性就是左右不對稱性,是自然界的常見現象,在化學中日益重要。本文介紹了作者和王詩歲教授合作的一個科研課題的來龍去脈。從材料化學家1982年的實驗和問題、拓撲學家1986年的回答,提出我們自己的新概念與新問題。解釋了所涉及的數學概念,以及關於平面性的經典定理,陳述了我們得到的數學定理,但是略去了邏輯嚴密的數學證明。值得注意的看點,一是當代數學與自然科學的呼應和互動。二是作者們提出問題、尋找答案的思路,問題的化學背景和幾何形象所提供的線索。邏輯並不是故事的主角。

第二部分就一些計算分子生物學問題,來看數學正在走進生物學,並展示其中數學能起什麽作用,怎樣起作用。討論了大規模DNA測序時的序列拼接問題,闡述了利用Euler圖的數學模型進行DNA序列的精確拼接方法;介紹了序列比對的決定性方法——動態規划法,及利用隨機性的兩種快速方法,介紹了模體搜索的一個決定性算法模型,以及一個利用短串表達序列的模體搜索方法,並對算法成功的概率進行了分析與估計。

本書通俗易懂,適合中學生、大學生和數學愛好者閱讀。

姜伯駒,中國科學院院士,著名數學家。1937年生,浙江蒼南人。曾任北京大學數學科學學院院長,現任北京大學教授。長期從事拓撲學研究。20世紀60年代,在不動點理論中尼爾森數的計算方面取得突破性進展,所創的方法在國外稱為「姜廣群」、「姜空間」。20世紀80年代,運用低維拓撲學的理論和方法,全面解決了已有五十年之久的「尼爾森不動點猜想」。之後又開拓了尼爾森式的周期點理論,並進一步探索其與低維動力系統的聯系。1982年和1987年分別獲國家自然科學獎三等獎和二等獎。主要著作有:《一筆畫和郵遞路線問題》,《尼爾森不動點理論講座》(英文),《繩圈的數學》,《同凋論》。
 

目錄

拓撲學中的手性——拓撲學與化學結緣
1 引言
2 手性的數學定義
3 莫比烏斯梯的故事
4 標記式手性與圖形的平面性
5 結束語
參考文獻
數學走進生物大分子序列
6 引言
7 基因測序中的故事
8 序列比對(alignment)算法
9 模體(motif)搜索的概率方法
參考文獻
附錄1 信息熵的概念
附錄2 最大似然的估計
 

2002年8月,我國數學界在北京成功地舉辦了第24屆國際數學家大會.這是第一次在一個發展中國家舉辦的這樣的大會.為了迎接大會的召開,北京數學會舉辦了多場科普性的學術報告會,希望讓更多的人了解數學的價值與意義.現在由科學出版社出版的這套小叢書就是由當時的一部分報告補充、改寫而成.

數學是一門基礎科學.它是描述大自然與社會規律的語言,是科學與技術的基礎,也是推動科學技術發展的重要力量.遺憾的是,人們往往只看到技術發展的種種現象,並享受由此帶來的各種成果,而忽略了其背後支撐這些發展與成果的基礎科學.美國前總統的一位科學顧問說過:「很少有人認識到,當前被如此廣泛稱頌的高科技,本質上是數學技術」.

在我國,在不少人的心目中,數學是研究古老難題的學科,數學只是為了應試才要學的一門學科.造成這種錯誤印象的原因很多.除了數學本身比較抽象,不易為公眾所了解之外,還有學校教學中不適當的方式與要求、媒體不恰當的報道等等.但是,從我們數學家自身來檢查,工作也有欠缺,沒有到位.向社會公眾廣泛傳播與正確解釋數學的價值,使社會公眾對數學有更多的了解,是我們義不容辭的責任.因為數學的文化生命的位置,不是積累在庫藏的書架上,而應是閃爍在人們的心靈里.

20世紀下半葉以來,數學科學像其他科學技術一樣迅速發展.數學本身的發展以及它在其他科學技術的應用,可謂日新月異,精彩紛呈.然而許多鮮活的題材來不及寫成教材,或者擠不進短缺的課時.在這種情況下,以講座和小冊子的形式,面向中學生與大學生,用通俗淺顯的語言,介紹當代數學中七彩的話題,無疑將會使青年受益.這就是我們這套叢書的初衷.

這套叢書還會繼續出版新書,我們誠懇地邀請數學家同行們參與,歡迎有合適題材的同志踴躍投稿.這不單是傳播數學知識,也是和年青人分享自己的體會和激動.當然,我們的水平有限,未必能完全達到預期的目標.叢書中的不當之處,也歡迎大家批評指正.
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